智能機場不停航施工中人員與設備位置管控方案

李永志

（太原國際機場有限責任公司，山西太原 030031）

0 引言

民航業是信息技術密集型產業，其中機場管理中存在很多棘手問題，一是管理對象的碎片化，機場主要部門分為生產和管理，無論是從物理層面和數據層面，管理對象都很分散；二是運營管理區域化，越來越多的客流量給機場的運營效率帶來了挑戰[1]，已無法滿足業務的繁雜性需求；其三是應急調度的復雜化，機場業務復雜性的增加給機場作業的安全性帶來了挑戰。

智慧機場基礎建設的兩個主要方面，分別為保安與監控，而隨著近年來各國機場的持續擴張，機場智能化系統與工程需求大增，包括機場大廳的CCTV 系統更迭整合[2]，以及機場附近的電子圍欄保安系統等，都亟需建設智能管理系統來改善。目前許多機場既有的監控系統，并沒有內建到儲存設備端，因此不僅造成人力維護成本激增，還存在系統停機造成的風險，導致機場安保質量大幅下降。

機場飛行區域是機場運行、航班保障的核心區域，有機場員工、外包單位、施工單位、航空公司、駐場單位人員和設備，同時有業務進行，航空器、車輛及工作人員等的現場穿插，作業環境嘈雜。為了保證機坪的持續安全運行，需要對相關關鍵目標進行定位和跟蹤，實現有效管控[3]。

1 不停航施工中管理系統定位技術及設備

對于機場飛行區人員與設備定位管理方案的建設總體思路為：打造完善的人員定位體系，打造安全可靠、高效經濟的低成本資產定位模組，實施服務數字化轉型戰略。其中，通過打造完善的人員定位體系，為飛行區內工作的外單位員工提供全流程、多元化、長時間的定位功能[4]。

通過手環、手表、定位卡片等多種不影響實際工作內容的形式，可以滿足一天內的短時間定位和長時間定位的能力，構建可靠、經濟的安全定位和技術保障服務體系，確保機場運行安全。

通過打造安全可靠、高效經濟的低成本資產定位模組，通過支持長時間待機與復雜環境的應對能力，高效融合NB、IoT、LTE-M、4G、5G 網絡、LoRa、GPS、北斗等系統，充分發揮物聯大規模前端和海量運行數據處理能力的優勢，實現常見的工作梯、行李散貨拖車、集裝器托盤、拖把等多種機坪關鍵資產定位，促進機坪現代資產與運營管理體系建設[5]。

通過整合人員、車輛、物資設備位置信息，結合室內外定位技術，將有力支撐機場定位能力建設，加快構建安全、便捷、高效、綠色、經濟的現代化機場綜合保障體系，打造以機場飛行區為中心的綜合保障體系，有效銜接施工、運行、建設的綜合管理能力，形成數字化轉型底層基礎。

2 管控系統架構及系統設計

國內某機場為國內航空干線機場和首都國際機場備降機場，目前機場飛行區等級為4E，同時兼顧F 類飛機的備降要求。機場周界總長約13.4 km，三期擴建3600 m 跑道一條、新建40萬平米航站樓一座，同時配套助航燈光、共有、弱電、空管等其他工程。

該項目要求在機場維修或者新建中，實現在機場不停航施工監控管理，要求對進入進行不停航施工的車輛及人員進行米級定位管理。通過后臺軟件系統劃定不停航施工區域，此區域可隨機場管理需要進行遠程或本地的多次調整，一旦車輛及人員突破劃定的施工區域，后臺顯示終端報警并能準確定位，實時聯動視頻監控（要求攝像機能跟蹤突破紅線的車輛及人員）。項目初步規劃要求見表1。

表1 項目初步規劃要求

基于項目需求，采用一套基于北斗高精度定位+高清攝像頭的大數據智能監控系統，實現對機場維修或者建設期間的不停航施工監控管理。該系統以飛行區施工車輛及人員管理為核心，為飛行區施工車輛及人員管理提供技術服務，輔助機場運行管理人員對施工車輛和人員進行管理。主要提供以下功能：車輛、人員資源管理，車輛、人員位置管理，電子圍欄、統計分析、施工進度管理以及系統管理等。

系統總體功能如圖1 所示，系統由位置數據采集終端、數據智能處理服務、數字孿生管理系統三部分組成。其中位置數據采集終端需要的數據采集設備包括：北斗定位安全帽、北斗車載終端、高精度手持機，終端利用RTK 差分算法實現厘米級定位，實時掌握設備動態[6]。通過高精度厘米級定位和智能配對算法，實現軌跡監控和數據統計。數據智能處理服務包括海量數據接入、存儲與智能分析，主要包括數據融合、場面監視、安全評估、數據存儲等[7]。通過對定位數據進行分析，根據預警規則做出實時報警提示。數字孿生管理系統包括結合數字地球平臺，通過加載高精度二維、三維地形數據，實現模型的二維、三維可視化與交互，接入定位數據及各類生產數據，實時掌握園區生產態勢，搭建安全、實用、可靠的信息化集成綜合管控平臺。

圖1 位置大數據智能管控系統組成

綜合考慮智能化管控系統的功能需要，總體采用分層設計的原則，數據集中引接，統一服務接口，設計系統由感知層、傳輸層、服務層、應用層四部分組成（圖2）。

圖2 設計體系系統架構

感知層主要是數據采集和獲取，服務層采用統一的服務接口實現定位數據的接入，提供統一的數據查詢服務，可以獲取與地物、人員相關的基礎信息，并通過設定數字圍欄、施工區域等信息，實現圍欄預警和平臺終端顯示。傳輸層指用于現場傳感器數據與位置大數據實時監管系統的數據傳輸鏈路。應用層是統一的用戶交互接口，實現數據總覽，LCD 大屏數據實時顯示與調度系統、現場信息交互、終端語音提示以及系統總體的配置管理等。

依據基于位置大數據智能管控系統的基本需求和體系結構設計，設計系統功能總體由數據響應服務、三維交互展示、便攜信息服務三部分組成。

（1）數據響應服務。數據響應服務提供標準的接口，響應外部定位數據的接入，包括定位數據的解析接入和持久化入庫存儲，同時也向LCD 大屏數據實時顯示與調度系統展示和便攜信息服務提供數據查詢與推送服務，同時依據LCD 大屏數據實時顯示與調度系統的輸入來進行諸如數字圍欄相關的空間信息計算。

（2）LCD 大屏數據實時顯示與調度系統首先需要實現對作業區的二維數字展示漫游，在此基礎上實現人員、車輛定位信息的展示，提供統一交互輸入，實現數字圍欄信息的輸入，并對危險進行預警告知，同時提供交互接口實現人員信息、安全帽信息的維護。

（3）便攜信息服務提供便攜式終端，實現二維影像、地圖的展示，并基于此展示人員、車輛的定位信息，同時可以依據數據響應服務計算的預警信息及時查詢異常情況并進行報警。

3 總結與展望

基于北斗高精度技術機場大數據智能管控系統具有定位精度高、采樣速度塊、處理能力強、展示方式多、系統可定制的特點。隨著航空運輸需求的逐年增長，機場安全監控系統的智能化將更為關鍵，需要將機場的基礎零組件到服務器，到所有的影響監控設備以及系統的每一個環節，通過完整的軟硬件整合，做到實時掌握機場安全不停機。

隨著科學技術的發展，數字孿生技術、5G 技術將會被運用到機場的管理系統中來，未來的機場將更智能、更高效、更安全。